DE102020105872A1

DE102020105872A1 - Turbine housing

Info

Publication number: DE102020105872A1
Application number: DE102020105872.1A
Authority: DE
Inventors: Pawel Kacper Trębicki
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2019-03-08
Filing date: 2020-03-04
Publication date: 2020-09-10
Also published as: CN212774438U; US20200284162A1; US11313247B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Turbinengehäuse, insbesondere eine Turboladeranordnung (2) innerhalb eines Verbrennungsmotors, wobei das Turbinengehäuse (10) eine Welle (8) mit einem Turbinenrad (6) aufnimmt, das angepasst ist, um Fluid von einer Spirale (26) als Fluideinlass durch einen Einlasskanal zu einem Fluidauslass (24) zu liefern, wobei die Spirale (26) und der Fluidauslass (24) entlang einer axialen Richtung (12) durch einen Hohlraum (30) getrennt sind, wobei der Hohlraum (30) zwischen einem Innenwandabschnitt (32) und einem Außenwandabschnitt (34) um den Fluidauslass (24) herum gebildet ist und sich in der axialen Richtung (12) von einer Abdeckplatte (36) befindet, die den Einlasskanal neben dem Turbinenrad (6) innerhalb des Turbinengehäuses (10) abdeckt.The invention relates to a turbine housing, in particular a turbocharger arrangement (2) within an internal combustion engine, the turbine housing (10) receiving a shaft (8) with a turbine wheel (6) which is adapted to convey fluid from a spiral (26) as a fluid inlet to provide an inlet channel to a fluid outlet (24), the scroll (26) and the fluid outlet (24) being separated along an axial direction (12) by a cavity (30), the cavity (30) being between an inner wall portion (32 ) and an outer wall portion (34) is formed around the fluid outlet (24) and is located in the axial direction (12) by a cover plate (36) which covers the inlet duct next to the turbine wheel (6) within the turbine housing (10).

Description

Diese Erfindung betrifft ein Turbinengehäuse, insbesondere ein Turbinengehäuse für eine Turboladeranordnung innerhalb eines Verbrennungsmotors.This invention relates to a turbine housing, and more particularly to a turbine housing for a turbocharger assembly within an internal combustion engine.

Allgemein bekannt sind Turboladervorrichtungen, die zur Verwendung als Abgasturbolader in einem Innenverbrennungsmotor bestimmt sind. Derartige Vorrichtungen sind üblicherweise für die Luftzufuhr zu einem Motoreinlass vorgesehen. Zu diesem Zweck ist ein Turbinengehäuse bereitgestellt, das an einem Abgaskrümmer des Innenverbrennungsmotors angeordnet ist. Ein Kompressorgehäuse ist in einem Ansaugkrümmer des Innenverbrennungsmotors angeordnet, wobei ein Lagergehäuse mit dem Turbinengehäuse und dem Kompressorgehäuse verbunden ist. In dem Lagergehäuse ist eine Welle drehbar angebracht, die ein Turbinenrad mit dem Kompressorrad verbindet.Turbocharger devices which are intended for use as exhaust gas turbochargers in an internal combustion engine are generally known. Such devices are typically provided for supplying air to an engine inlet. For this purpose, a turbine housing is provided, which is arranged on an exhaust manifold of the internal combustion engine. A compressor housing is disposed in an intake manifold of the internal combustion engine, with a bearing housing connected to the turbine housing and the compressor housing. A shaft which connects a turbine wheel to the compressor wheel is rotatably mounted in the bearing housing.

Um eine variable Turbinengeometrie (VTG) in einem Abgasturbolader zu bilden, ist eine Schaufelanordnung bereitgestellt, die schwenkbare Schaufeln im Turbinengehäuse umfasst, um den Durchgang des Abgases in das Turbinenrad zu variieren. Eine übereinstimmende Schwenkung der Schaufeln wird üblicherweise durch ein Stellglied erreicht, das mit einer übereinstimmenden Platte verbunden ist und vorgesehen ist, um die Winkelausrichtung aller Schaufeln gleichzeitig zu steuern. Es ist jedoch auch möglich, dass anstelle der Drehung der Schaufeln zur Variierung der axialen Breite des Einlasses selektiv durch eine axial verschiebbare Wand blockiert wird. Die Abgaszuführung zum Turbinengehäuse ist in der Regel spiralförmig, wobei der Zuführungskanal auch als Spirale bezeichnet wird.In order to form a variable turbine geometry (VTG) in an exhaust gas turbocharger, a vane arrangement is provided that includes pivotable vanes in the turbine housing to vary the passage of the exhaust gas into the turbine wheel. Corresponding pivoting of the blades is usually achieved by an actuator connected to a corresponding plate and provided to control the angular orientation of all the blades simultaneously. However, it is also possible for the inlet to be selectively blocked by an axially displaceable wall instead of rotating the blades to vary the axial width. The exhaust gas feed to the turbine housing is usually spiral-shaped, the feed channel also being referred to as a spiral.

Wenn der Motor gestartet wird, z. B. aus einer kalten Umgebungstemperatur, werden die heißen Abgase des Innenverbrennungsmotors zum Abgasturbolader geleitet und passieren das Turbinengehäuse und das Turbinenrad. Dementsprechend beginnt sich das Turbinengehäuse zu erwärmen, aber dieser Prozess führt zu unterschiedlichen thermischen Ausdehnungsraten an verschiedenen Positionen innerhalb des Turbinengehäuses. Insbesondere kann die Temperatur innerhalb des Turbinengehäuses innerhalb von etwa 20 Sekunden auf bis zu 1000 °C ansteigen. Der wichtigste Punkt hängt mit der thermischen Ausdehnung des Turbinenrads zusammen. Unterschiedliche thermische Ausdehnungsraten werden durch einen sogenannten Radspalt zwischen dem Turbinenrad und dem Turbinengehäuse ausgeglichen, um sicherzustellen, dass das Turbinenrad nicht beginnt, sich am Turbinengehäuse zu wickeln. Radspalte reduzieren jedoch die Gesamtleistung des Turboladers und sollten daher so gering wie möglich gehalten werden.When the engine is started, e.g. B. from a cold ambient temperature, the hot exhaust gases from the internal combustion engine are directed to the exhaust gas turbocharger and pass through the turbine housing and the turbine wheel. Correspondingly, the turbine casing starts to heat up, but this process results in different rates of thermal expansion at different positions within the turbine casing. In particular, the temperature within the turbine housing can be within approximately 20th Seconds up to 1000 ° C. The most important point is related to the thermal expansion of the turbine wheel. Different thermal expansion rates are compensated for by a so-called wheel gap between the turbine wheel and the turbine housing, in order to ensure that the turbine wheel does not start to wrap itself on the turbine housing. However, wheel gaps reduce the overall performance of the turbocharger and should therefore be kept as small as possible.

Die Aufgabe der Erfindung ist demnach die Bereitstellung eines Turbinengehäuses, insbesondere für eine Turboladeranordnung innerhalb eines Verbrennungsmotors, das durch engere Radspalte eine erhöhte Leistung bietet.The object of the invention is accordingly to provide a turbine housing, in particular for a turbocharger arrangement within an internal combustion engine, which offers increased performance due to narrower wheel gaps.

Diese Aufgabe wird durch den vorliegenden Anspruch 1 der Erfindung gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Diese können in technisch sinnvoller Weise kombiniert werden. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, kennzeichnet und spezifiziert die Erfindung weiter.This object is achieved by the present claim 1 of the invention. Further advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims. These can be combined in a technically meaningful way. The description, in particular in connection with the drawing, characterizes and further specifies the invention.

Gemäß der Erfindung wird ein Turbinengehäuse, insbesondere für eine Turboladeranordnung innerhalb eines Verbrennungsmotors, beschrieben, wobei das Turbinengehäuse eine Welle mit einem Turbinenrad aufnimmt, das angepasst ist, um Fluid von einer Spirale als Fluideinlass durch einen Einlasskanal zu einem Fluidauslass zu liefern, wobei die Spirale und der Fluidauslass entlang einer axialen Richtung durch einen Hohlraum getrennt sind, wobei der Hohlraum zwischen einem Innenwandabschnitt und einem Außenwandabschnitt um den Fluidauslass herum gebildet ist und sich in axialer Richtung von einer Abdeckplattenabdeckung befindet, die den Einlasskanal neben dem Turbinenrad innerhalb des Turbinengehäuses abdeckt.According to the invention, a turbine housing, in particular for a turbocharger arrangement within an internal combustion engine, is described, the turbine housing receiving a shaft with a turbine wheel which is adapted to deliver fluid from a volute as a fluid inlet through an inlet channel to a fluid outlet, the volute and the fluid outlet are separated along an axial direction by a cavity, the cavity being formed between an inner wall section and an outer wall section around the fluid outlet and being located in the axial direction by a cover plate cover that covers the inlet duct next to the turbine wheel within the turbine housing.

Die Erfindung stellt einen Hohlraum bereit, der den Fluidauslass entlang einer axialen Richtung umgibt. Dementsprechend werden bestimmte Bereiche des Turbinengehäuses, die sich in der Nähe der Blätter des Turbinenrads befinden, in Bezug auf ihre thermische Ausdehnung verändert, um kleinere Radspalte zu ermöglichen.The invention provides a cavity surrounding the fluid outlet along an axial direction. Correspondingly, certain areas of the turbine housing, which are located in the vicinity of the blades of the turbine wheel, are modified with regard to their thermal expansion in order to allow smaller wheel gaps.

Insbesondere die thermische Ausdehnung in Form von kegelförmigen Betriebsarten am Turbinenrad neben dem Fluidaustritt hat sich als entscheidend erwiesen.In particular, the thermal expansion in the form of conical operating modes on the turbine wheel next to the fluid outlet has proven to be decisive.

Darüber hinaus wird durch die Bereitstellung der Hohlräume die thermische Gesamtbelastung des Turbinengehäuses reduziert.In addition, the provision of the cavities reduces the overall thermal load on the turbine housing.

Darüber hinaus können die Hohlräume außerdem zu einem steiferen Turbinengehäuse führen, sodass eine Gewichtsreduzierung erreicht werden kann oder billigere Materialien für das Turbinengehäuse verwendet werden können.In addition, the cavities can also lead to a stiffer turbine housing, so that a weight reduction can be achieved or cheaper materials can be used for the turbine housing.

Durch das Einführen von Hohlräumen in das Turbinengehäuse kann eine kontrollierte Verformung erreicht werden, um die oben genannten Ziele zu erreichen. Der Hohlraum ist als eine Tasche gebildet, die in einer Ebene neben dem das Turbinenrad umgebenden Fluideinlass beginnt. Üblicherweise nimmt dieser Bereich Schaufeln auf, um eine variable Turbinengeometrie zu erreichen. Um den Hohlraum vom Fluideinlass zu trennen, wird eine Abdeckplatte bereitgestellt, damit die Abgase nicht in den Hohlraum gelangen. Anstelle von Schaufeln kann in diesem Bereich eine andere Anordnung, wie z. B. Schutzelemente oder dergleichen, bereitgestellt werden.By introducing cavities into the turbine housing, controlled deformation can be achieved in order to achieve the above objectives. The cavity is formed as a pocket that begins in a plane adjacent to the fluid inlet surrounding the turbine wheel. Usually this area takes up blades to a variable To achieve turbine geometry. To separate the cavity from the fluid inlet, a cover plate is provided so that the exhaust gases do not enter the cavity. Instead of blades, another arrangement, such as, for. B. protective elements or the like are provided.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung sind der Innenwandabschnitt und der Außenwandabschnitt konvergierend angeordnet, um den Hohlraum gegenüber der Abdeckplatte zu schließen.According to one embodiment of the invention, the inner wall section and the outer wall section are arranged in a converging manner in order to close the cavity with respect to the cover plate.

Während der Innenwandabschnitt und der Außenwandabschnitt neben dem Fluideinlasskanal, der durch die Abdeckplatte abgedeckt wird, können die Wandabschnitte entlang der axialen Richtung so gebildet werden, dass die Wandabschnitte aufeinandertreffen. Dementsprechend ist keine weitere Abdeckung erforderlich, um den Hohlraum gegenüber der Abdeckplatte zu verschließen.While the inner wall portion and the outer wall portion adjacent to the fluid inlet channel covered by the cover plate, the wall portions may be formed along the axial direction so that the wall portions meet. Accordingly, no further cover is required to close the cavity with respect to the cover plate.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Innenwandabschnitt mit einem zunehmenden Durchmesser mit zunehmendem Abstand zum Turbinenrad entlang der axialen Richtung gebildet. Der Außenwandabschnitt kann mit einem abnehmenden Durchmesser mit zunehmendem Abstand zum Turbinenrad entlang der axialen Richtung gebildet werden. Insbesondere kann der Hohlraum so gebildet werden, dass das Turbinengehäuse gegossen werden kann.According to a further embodiment of the invention, the inner wall section is formed with an increasing diameter as the distance from the turbine wheel increases along the axial direction. The outer wall portion can be formed with a decreasing diameter as the distance from the turbine wheel increases along the axial direction. In particular, the cavity can be formed so that the turbine housing can be cast.

Diese Anordnung ermöglicht eine Umsetzung in einem gegossenen Turbinengehäuse, was die Kosten bei der Herstellung eines derartigen Gehäuses erheblich reduziert. Zusammen mit dem reduzierten Gewicht ermöglicht die Erfindung eine deutliche Senkung der Gesamtkosten des Turbinengehäuses. Es kann entweder Stahlguss oder Sandguss verwendet werden.This arrangement enables implementation in a cast turbine housing, which significantly reduces the cost of manufacturing such a housing. Together with the reduced weight, the invention enables a significant reduction in the overall cost of the turbine housing. Either cast steel or sand cast can be used.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Turbinengehäuse zusammen mit dem Hohlraum als ein einzelnes Stück geformt.According to a further embodiment of the invention, the turbine housing is molded together with the cavity as a single piece.

Der Hohlraum und die anderen Komponenten innerhalb des Turbinengehäuses sind so gebildet, dass das Turbinengehäuse als ein einzelnes Stück gebildet werden kann.The cavity and the other components within the turbine housing are formed so that the turbine housing can be formed as a single piece.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gehört die Abdeckplatte zu einer variablen Turbinengeometrieanordnung, die drehbare Schaufeln abdeckt.According to a further embodiment of the invention, the cover plate belongs to a variable turbine geometry arrangement which covers rotatable blades.

Die Abdeckplatte kann Teil einer variablen Turbinengeometrieanordnung sein und insbesondere auch die drehbaren Schaufeln der variablen Turbinengeometrieanordnung abdecken.The cover plate can be part of a variable turbine geometry arrangement and in particular also cover the rotatable blades of the variable turbine geometry arrangement.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Fluidauslass zumindest teilweise mit einer rohrförmigen Form entlang der axialen Richtung gebildet.According to another embodiment of the invention, the fluid outlet is at least partially formed with a tubular shape along the axial direction.

Der die Blätter des Turbinenrads umgebende Fluidauslass kann zumindest in diesem Bereich, der von dem Hohlraum abgedeckt wird, als Rohr entlang der axialen Richtung gebildet werden, wo das Rohr mit einem zunehmenden Durchmesser mit zunehmendem Abstand zum Turbinenrad bereitgestellt wird. Der Fluidauslass kann symmetrisch um die axiale Richtung gebildet werden, obwohl es auch denkbar ist, dass der Fluidauslass entlang der axialen Richtung leicht gekrümmt ist.The fluid outlet surrounding the blades of the turbine wheel can be formed as a tube along the axial direction, at least in this region which is covered by the cavity, where the tube is provided with an increasing diameter as the distance from the turbine wheel increases. The fluid outlet can be formed symmetrically about the axial direction, although it is also conceivable that the fluid outlet is slightly curved along the axial direction.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die Abmessungen des Hohlraums so gewählt, dass die Wärmeverformung während der Erwärmung des Verbrennungsmotors minimiert wird.According to a further embodiment of the invention, the dimensions of the cavity are chosen such that the thermal deformation during the heating of the internal combustion engine is minimized.

Hinsichtlich der Wärmeverformung sind die Abmessungen des Hohlraumes entscheidend. Die Gesamtaspekte während der Erwärmung werden üblicherweise unter Verwendung von geeigneten Software-Werkzeugen untersucht, um die thermische Ausdehnung und die unterschiedlichen Bedingungen zu beurteilen. Verschiedene Abmessungen des Hohlraums können in diese Simulationen einbezogen werden, um die Wärmeverformung des Turbinengehäuses während der Erwärmung eines Verbrennungsmotors zu minimieren.With regard to thermal deformation, the dimensions of the cavity are decisive. The overall aspects during heating are usually examined using appropriate software tools to assess thermal expansion and the various conditions. Various dimensions of the cavity can be included in these simulations in order to minimize the thermal deformation of the turbine casing during the heating of an internal combustion engine.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich der Hohlraum in axialer Richtung über das Turbinenrad hinaus.According to a further embodiment of the invention, the cavity extends in the axial direction beyond the turbine wheel.

Es wurde festgestellt, dass der Hohlraum einen signifikanten Abschnitt entlang der axialen Richtung gebildet werden sollte, sodass er sich über das Turbinenrad hinaus erstreckt. Mit anderen Worten, durch den Hohlraum gebildete tiefe Taschen, die die thermische Leistung des Turbinengehäuses beeinflussen.It has been determined that the cavity should be formed a significant portion along the axial direction so that it extends beyond the turbine wheel. In other words, deep pockets formed by the cavity that affect the thermal performance of the turbine housing.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Hohlraum zumindest teilweise symmetrisch um die axiale Richtung gebildet.According to a further embodiment of the invention, the cavity is formed at least partially symmetrically about the axial direction.

Oben erwähnte Simulationen ergaben, dass eine symmetrische Anordnung des Hohlraums die thermische Leistung des Turbinengehäuses gemäß der Erfindung positiv beeinflusst. Kleine unsymmetrische Bereiche werden nach wie vor als nicht die Gesamtsymmetrie zerstörend angesehen, was vorteilhaft als Rotationssymmetrie um die axiale Richtung gewählt wird.The above-mentioned simulations showed that a symmetrical arrangement of the cavity has a positive effect on the thermal performance of the turbine casing according to the invention. Small asymmetrical areas are still viewed as not destroying the overall symmetry, which is advantageously chosen as rotational symmetry about the axial direction.

Schließlich wird ein Abgasturbolader mit der oben erörterten Turbine beschrieben.Finally, an exhaust gas turbocharger with the turbine discussed above is described.

Im Folgenden werden einige Beispiele der Erfindung unter Verwendung der Zeichnung ausführlicher erläutert, wobei:

die 1 einen Querschnitt eines Abgasturboladers in einer Querschnittsansicht mit einer Turbinenanordnung gemäß der Erfindung zeigt, und
die 2 eine Einzelheit der Turbinenanordnung in Übereinstimmung mit der 1 in einer Querschnittsansicht.

In the following some examples of the invention are explained in more detail using the drawing, wherein:

the 1 shows a cross-section of an exhaust gas turbocharger in a cross-sectional view with a turbine arrangement according to the invention, and
the 2 a detail of the turbine arrangement in accordance with FIG 1 in a cross-sectional view.

In den Figuren sind identische oder funktionell identische Komponenten mit den gleichen Referenzsymbolen bereitgestellt.In the figures, identical or functionally identical components with the same reference symbols are provided.

Die 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, wobei in der Querschnittsansicht eine Turboladeranordnung 2 dargestellt ist. Die Turboladeranordnung 2 umfasst eine Turbinenanordnung 4 mit einem Turbinenrad 6 auf einer Welle 8 in einem Turbinengehäuse 10. Die Welle 8 ist entlang einer Längsachse angeordnet, die eine axiale Richtung 12 definiert. Auf der gegenüberliegenden Seite der Welle 8 ist ein Kompressorrad 14 in einem Kompressorgehäuse 16 angeordnet. Die Welle 8 wird von einer Vielzahl von Lagern 18 geführt, die innerhalb des Lagergehäuses 20 angeordnet sind. Das Turbinenrad 6 umfasst eine Anzahl von Blättern 22, sodass ein Abgas von einem Fluideinlass das Turbinenrad 6 und damit auch das Kompressorrad 14 dreht.The 1 shows an embodiment of the invention, wherein a turbocharger arrangement in the cross-sectional view 2 is shown. The turbocharger assembly 2 includes a turbine assembly 4th with a turbine wheel 6th on a wave 8th in a turbine housing 10 . The wave 8th is arranged along a longitudinal axis, which is an axial direction 12 Are defined. On the opposite side of the shaft 8th is a compressor wheel 14th in a compressor housing 16 arranged. The wave 8th is from a variety of bearings 18th led inside the bearing housing 20th are arranged. The turbine wheel 6th comprises a number of sheets 22nd so that an exhaust gas from a fluid inlet reaches the turbine wheel 6th and thus also the compressor wheel 14th turns.

Das Abgas verlässt die Turbinenanordnung 4 an einem Fluidauslass 24, der um die axiale Richtung 12 angeordnet ist. Der Fluideinlass ist üblicherweise als eine Spirale 26 gebildet, die um die axiale Richtung 12 gewickelt ist, sodass das Abgas radial nach innen zum Turbinenrad 6 geführt wird. In einem Umfangsbereich zwischen der Spirale 26 und dem Turbinenrad 6 ist eine Vielzahl von Schaufeln 28 angeordnet, um eine variable Turbinengeometrie zu bilden. Die Schaufeln 28 können sich um eine Achse parallel zur axialen Richtung 12 in übereinstimmender Weise drehen, sodass der Querschnitt für das Abgas zwischen der Spirale 26 und dem Turbinenrad 6 verändert werden kann.The exhaust gas leaves the turbine arrangement 4th at a fluid outlet 24 that is around the axial direction 12 is arranged. The fluid inlet is usually as a spiral 26th formed around the axial direction 12 is wound so that the exhaust gas radially inwards to the turbine wheel 6th to be led. In a circumferential area between the spiral 26th and the turbine wheel 6th is a variety of shovels 28 arranged to form a variable turbine geometry. The shovels 28 can rotate around an axis parallel to the axial direction 12 Rotate in a consistent manner so that the cross section for the exhaust gas is between the spiral 26th and the turbine wheel 6th can be changed.

Wenn der Verbrennungsmotor gestartet wird, erwärmt das Abgas das Turbinengehäuse 10 und alle anderen zugehörigen Teile der Turbinenladervorrichtung 2 innerhalb von etwa 20 Sekunden von der Umgebungstemperatur auf 1000 °C. Für das Turbinengehäuse 10 können Materialien gewählt werden, die Temperaturen bis 1200 °C standhalten. Dementsprechend findet an den verschiedenen Komponenten der Turbinenladervorrichtung 2 eine thermische Ausdehnung statt, die insbesondere in dem Bereich kritisch ist, in dem die Blätter 22 des Turbinenrads 6 sehr eng vom Turbinengehäuse 10 beabstandet sind. Um eine Reibung des Turbinenrads 6 bei unterschiedlichen Bedingungen zu vermeiden, wird zwischen dem Turbinenrad 6 und dem Turbinengehäuse 10 ein bestimmter Radspalt eingeführt.When the internal combustion engine is started, the exhaust gas heats the turbine housing 10 and all other associated parts of the turbine supercharger device 2 within about 20th Seconds from ambient temperature to 1000 ° C. For the turbine housing 10 Materials can be selected that can withstand temperatures of up to 1200 ° C. Correspondingly takes place on the various components of the turbine charger device 2 thermal expansion takes place, which is particularly critical in the area in which the blades 22nd of the turbine wheel 6th very close to the turbine housing 10 are spaced. To a friction of the turbine wheel 6th to avoid in different conditions is between the turbine wheel 6th and the turbine housing 10 introduced a certain wheel gap.

Zur Optimierung des Turbinengehäuses 10 ist im Turbinengehäuse 10 ein Hohlraum 30 gebildet. Der Hohlraum 30 ist zwischen einem Innenwandabschnitt 32 und einem Außenwandabschnitt 34 gebildet. Der Hohlraum ist als umlaufender Kanal um die axiale Richtung 12 gebildet. Der Hohlraum wird durch eine Abdeckplatte 36 abgedeckt, die neben den Schaufeln 28 der variablen Turbinengeometrie angeordnet ist. Dementsprechend können keine Abgase von der Spirale 26 in den Hohlraum 30 gelangen. Der Innenwandabschnitt 32 und der Außenwandabschnitt 34 sind konvergierend angeordnet, um den Hohlraum 30 gegenüber der Abdeckplatte 36 zu verschließen. Entlang der axialen Richtung 12 erstreckt sich der Hohlraum 30 über das Turbinenrad 6 hinaus. Die Abdeckplatte 36 wird üblicherweise als Teil der variablen Turbinengeometrie verwendet.To optimize the turbine housing 10 is in the turbine housing 10 a cavity 30th educated. The cavity 30th is between an inner wall section 32 and an outer wall portion 34 educated. The cavity is as a circumferential channel around the axial direction 12 educated. The cavity is covered by a cover plate 36 covered that next to the shovels 28 the variable turbine geometry is arranged. Accordingly, no exhaust gases can escape from the spiral 26th into the cavity 30th reach. The inner wall section 32 and the outer wall portion 34 are converging to the cavity 30th opposite the cover plate 36 to close. Along the axial direction 12 extends the cavity 30th over the turbine wheel 6th out. The cover plate 36 is commonly used as part of the variable turbine geometry.

Der Hohlraum 30 bildet daher tiefe Taschen innerhalb des Turbinengehäuses 10, die so angeordnet werden können, dass die Wärmeverformung während der Erwärmung des Verbrennungsmotors minimiert wird. Darüber hinaus kann das Turbinengehäuse 10 mit weniger Gewicht, mit verbesserter Steifigkeit oder aus kostengünstigeren Materialien hergestellt werden. Die geringeren thermischen Belastungen zusammen mit der kontrollierten Verformung des Turbinengehäuses 10 können außerdem die Gesamtleistung der Turboladeranordnung 2 erhöhen, indem sie die Möglichkeit bieten, engere Radspalte zwischen dem Turbinenrad 6 und dem Turbinengehäuse 10 zu verwenden.The cavity 30th therefore forms deep pockets within the turbine housing 10 which can be arranged to minimize thermal deformation during the warming up of the internal combustion engine. In addition, the turbine housing 10 be made with less weight, with improved rigidity or from cheaper materials. The lower thermal loads together with the controlled deformation of the turbine housing 10 can also increase the overall performance of the turbocharger assembly 2 increase by offering the possibility of tighter wheel gaps between the turbine wheel 6th and the turbine housing 10 to use.

Ohne Bezug auf die 2 ist das Turbinengehäuse 10 ausführlicher dargestellt, wobei der Einfachheit halber alle anderen Komponenten der Turboladeranordnung 2 entfernt wurden.Without reference to the 2 is the turbine housing 10 shown in more detail, with all other components of the turbocharger assembly for simplicity 2 removed.

Wie aus der 2 hervorgeht, kann das Turbinengehäuse 10 als ein einzelnes Stück hergestellt werden, vorzugsweise im Stahlguss- oder Sandgussherstellungsverfahren. Der Fluidauslass 24 ist mit zunehmendem Durchmesser entlang der axialen Richtung 12 geformt, sodass das Turbinengehäuse 10 zumindest in den Abschnitten, die vom Hohlraum 30 abgedeckt werden, eine rohrförmige Form aufweist. Der Hohlraum 30 ist als tiefe Taschen gebildet, die in einem Bereich beginnen, der üblicherweise von der variablen Turbinengeometrieanordnung abgedeckt wird. Dieser Bereich ist in der 2 durch die Referenzziffer 38 gekennzeichnet. Der Innenwandabschnitt 32 und der Außenwandabschnitt 34 können mit leicht unterschiedlichen Durchmessern zum Fluidauslass 24 hin gebildet werden, sodass die beiden Flächen aufeinandertreffen, um den Hohlraum 30 gegenüber dem Bereich 38 zu verschließen.As from the 2 can be seen, the turbine housing 10 can be manufactured as a single piece, preferably by the steel casting or sand casting manufacturing process. The fluid outlet 24 is with increasing diameter along the axial direction 12 shaped so that the turbine housing 10 at least in the sections leading from the cavity 30th are covered, has a tubular shape. The cavity 30th is formed as deep pockets that begin in an area that is usually covered by the variable turbine geometry arrangement. This area is in the 2 by the reference number 38 marked. The inner wall section 32 and the outer wall portion 34 can with slightly different diameters to the fluid outlet 24 be formed so that the two surfaces meet to form the cavity 30th opposite the area 38 to close.

Der Hohlraum 30 kann so gebildet sein, dass er die axiale Richtung 12 vollständig umschließt. Die Größe des Hohlraums 30, insbesondere der Abstand zwischen dem Innenwandabschnitt 32 und dem Außenwandabschnitt 34, wird so gewählt, dass thermische Belastungen in das Turbinengehäuse 10 abgezogen werden. Es ist zu beachten, dass das Vorhandensein des Hohlraums 30 eine Voraussetzung dafür ist, dass eine rohrförmige Form des Turbinengehäuses 10 zumindest in dem Bereich, der vom Hohlraum 30 abgedeckt wird, möglich ist.The cavity 30th can be formed to face the axial direction 12 completely encloses. The size of the cavity 30th , in particular the distance between the inner wall section 32 and the outer wall portion 34 , is chosen so that thermal loads in the turbine housing 10 subtracted from. It should be noted that the presence of the cavity 30th a prerequisite for this is that the turbine housing has a tubular shape 10 at least in the area leading from the cavity 30th is covered is possible.

Die oben genannten und die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale sowie die den Veranschaulichungen zu entnehmenden Merkmale können sowohl individuell als auch in verschiedenen Kombinationen vorteilhaft ausgeführt werden. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt, sondern kann im Rahmen der Kenntnisse einer Fachperson in vielfältiger Weise modifiziert werden.The features mentioned above and those specified in the patent claims as well as the features that can be taken from the illustrations can advantageously be implemented both individually and in various combinations. The invention is not limited to the exemplary embodiments described, but can be modified in many ways within the knowledge of a person skilled in the art.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

22: TurboladeranordnungTurbocharger arrangement
44th: TurbinenanordnungTurbine arrangement
66th: TurbinenradTurbine wheel
88th: Wellewave
1010: TurbinengehäuseTurbine housing
1212: axiale Richtungaxial direction
1414th: KompressorradCompressor wheel
1616: KompressorgehäuseCompressor housing
1818th: Lagercamp
2020th: LagergehäuseBearing housing
2222nd: Blattleaf
2424: FluidauslassFluid outlet
2626th: Spiralespiral
2828: Schaufelshovel
3030th: Hohlraumcavity
3232: InnenwandabschnittInner wall section
3434: AußenwandabschnittOuter wall section
3636: AbdeckplatteCover plate
3838: BereichArea

Claims

Turbine housing, in particular for a turbocharger arrangement (2) within an internal combustion engine, the turbine housing (10) receiving a shaft (8) with a turbine wheel (6) which is suitable for conveying fluid from a spiral (26) as a fluid inlet through an inlet channel to a Fluid outlet (24), the spiral (26) and the fluid outlet (24) being separated along an axial direction (12) by a cavity (30), the cavity (30) being between an inner wall section (32) and an outer wall section (34) is formed around the fluid outlet (24) and is located in the axial direction (12) by a cover plate (36) which covers the inlet channel next to the turbine wheel (6) within the turbine housing (10).

Turbine housing after Claim 1 , wherein the inner wall section (32) and the outer wall section (34) are arranged in a converging manner in order to close the cavity (30) with respect to the cover plate (36).

Turbine housing after Claim 1 or 2 , wherein the inner wall section (32) is formed with an increasing diameter with increasing distance from the turbine wheel (6) along the axial direction (12).

Turbine housing according to one of the Claims 1 to 3 wherein the outer wall section (34) is formed with a decreasing diameter with increasing distance from the turbine wheel (6) along the axial direction (12).

Turbine housing according to one of the Claims 1 to 4th , wherein the cavity (30) is tubular.

Turbine housing according to one of the Claims 1 to 5 wherein the fluid outlet (24) is tubular, at least where it is covered by the cavity (30).

Turbine housing according to one of the Claims 1 to 6th wherein the cavity (30) can be formed so that the cavity (30) can be cast in the turbine housing (10).

Turbine housing according to one of the Claims 1 to 7th , the dimensions of the cavity (30) being chosen so that the thermal deformation during the heating of the internal combustion engine is minimized.

Turbine housing according to one of the Claims 1 to 8th , wherein the cavity (30) extends in the axial direction beyond the turbine wheel (6).

Turbine housing according to one of the Claims 1 to 9 wherein the turbine housing (10) including the cavity (30) is formed as a single piece.

Turbine housing according to one of the Claims 1 to 10 , wherein the cover plate (36) to a variable turbine assembly that covers variable blades.

Turbine housing according to one of the Claims 1 to 11 , wherein the cavity (30) is formed at least partially symmetrically about the axial direction (12).

Turbine housing after Claim 12 wherein the cavity (30) is provided in a rotationally symmetrical shape.

Turbine housing according to one of the Claims 1 to 13 that can withstand a temperature rise of up to 1200 ° C.

Exhaust gas turbocharger with a turbine housing (10) according to one of the Claims 1 to 14th .